鐵皮石斛無菌納米粉抗慢性肝損傷及對肝組織超微結構的影響*

徐博，吳畏難，沈楠，安英

(1.吉林醫(yī)藥學院基礎醫(yī)學院，吉林 132013；2.吉林市中心醫(yī)院普通外科，吉林 132011)

鐵皮石斛在民間素有“救命仙草”之稱，具有抗肝損傷、增強免疫、抗疲勞、抗氧化、促消化、抗腫瘤等功效[1]。由于滋陰潛陽作用和廣泛的保健功效，鐵皮石斛一直被視為石斛中的珍品[2-3]。本課題組前期研究表明，鐵皮石斛普通粉(dendrobium officinale powders，DOP)在改善肝功能和護肝方面具有一定的療效。但因其價格昂貴，臨床應用始終受限。近年來研究的納米中藥有許多新的特點和功能，可以降低患者用藥量，節(jié)約有限的中藥資源，降低不良反應，提高生物利用度、靶向性，呈現(xiàn)新藥效，拓寬原藥適應證[4]。筆者采用納米技術改變粒徑大小，精制成鐵皮石斛無菌納米粉(dendrobium officinale nanoparticles，DON)，豐富了中藥的劑型選擇，目前文獻中對其保護肝損傷在藥效和機制方面的研究報道較少，因此，本實驗通過建立小鼠肝損傷模型，觀察DON對相關生化指標、炎癥因子表達、肝臟病理及肝細胞超微結構改變等方面的影響，探討其作用機制[2，5]，報道如下。

1 材料與方法

1.1藥品與試劑 鐵皮石斛(浙江鐵楓堂藥業(yè)有限公司)，DON[采用超臨界反溶劑法聯(lián)合高壓蒸汽滅菌法制備，經(jīng)納米粒度儀測定平均粒徑為(100±30)nm]，DOP(粒徑0.425 mm)，均由北華大學藥學院根據(jù)實驗所需粒徑要求制備并鑒定。護肝片(吉林省松遼制藥公司)；四氯化碳(CCl4，天津市光復科技發(fā)展有限公司)；丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉移酶 (AST)、乳酸脫氫酶(LDH)和過氧化氫酶(catalase，CAT)試劑盒均購于南京建成生物工程研究所；腫瘤壞死因子(TNF)-α和白細胞介素(IL)-6酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(上海酶聯(lián)生物科技有限公司)；IL-1β抗體(武漢愛博泰克生物科技公司)。

1.2實驗儀器與設備 SALD-7500nano納米粒度儀(日本島津公司)，PM100行星式球磨儀(德國Retsch公司)，酶標儀(美國伯樂公司)，HPX-9052MBE電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海博迅醫(yī)療設備廠)，BX53正置顯微鏡(日本奧林巴斯公司)，Tecnai G2 Spirit透射電子顯微鏡(美國Thermo Fisher公司)。

1.3實驗動物 清潔級昆明種小鼠40只，雌雄兼用，體質量(20±2) g，購至吉林大學實驗動物中心，實驗動物生產(chǎn)許可證號：SCXK(吉)：2009-0005。室溫常規(guī)飼養(yǎng)，相對濕度75%，每天換水1次，每天光照12 h。

1.4方法

1.4.1分組、造模和給藥方法 小鼠40只，隨機分為4組，分別為正常對照組、模型對照組、DON組和DOP組各10只，正常對照組灌胃給予純化水，DON組和DOP組按相應藥物劑量(0.30 mg·kg-1)給予，每天1次。造模為每周2次(星期一、星期四)，給藥后1 h，除正常對照組外，各組分別皮下注射20%CCl4花生油溶液(2 mL·kg-1)，正常對照組給予同等劑量花生油溶液。給藥和造模均為第1周的星期一開始給藥，共8 周。末次造模藥給予12 h后，采集各組小鼠血清和肝組織標本，進一步行肝功能生化指標(每組10只)、肝病理學檢測及電鏡觀察(隨機選取每組3～5只)[6]。

1.4.2檢測生化指標 嚴格按試劑盒說明書檢測AST、ALT、LDH、CAT、TNF-α及IL-6含量。

1.4.3免疫組化法檢測肝組織中IL-1β的表達 取肝組織0.1 g，置10%甲醛溶液固定，常規(guī)石蠟包埋并切片，二氨基聯(lián)苯胺(diaminobenzidine，DAB)顯色，免疫組化法處理，具體流程按試劑盒說明書操作。晾干后置于顯微鏡下觀察并攝像。用Motic Images Advanced 3.2版軟件對免疫組化染色結果進行分析。

1.4.4蘇木精-伊紅(HE)染色觀察小鼠肝臟組織結構改變 血液標本收集完畢，處死大鼠，取整個肝左葉，置10%甲醛溶液固定，用于制作HE 染色切片，在光學顯微鏡下觀察肝臟病理組織學改變。

1.4.5小鼠肝臟電鏡超微結構觀察 同上處理，取肝右葉1 mm3，置2.5%戊二醛溶液固定，制作電鏡切片(由上海賽新生物科技有限公司完成)，透射電子顯微鏡觀察肝臟超微結構改變。

2 結果

2.1DON對小鼠血清AST、ALT、LDH、CAT活力的影響 見表1。與正常對照組相比，模型對照組AST、ALT、LDH活力顯著升高(P<0.01)，CAT活力明顯降低(P<0.01)；與模型對照組比較，DON和DOP組，血清 ALT、AST 、LDH水平均顯著下降(P<0.05，P<0.01)，CAT活性增強(P<0.05，P<0.01)； 同等劑量下，與DOP組比較，DON組AST、ALT活力顯著降低(P<0.05)，CAT活力顯著升高(P<0.05)。

表1 4組小鼠血清AST、ALT、LDH、CAT活力比較 Tab.1 Comparison of the serum activity of AST，ALT，LDH and CAT among four groups of mice

2.2DON對小鼠血清TNF-α和IL-6含量的影響 見表2。與正常對照組比較，模型對照組TNF-α和IL-6含量顯著增加(P<0.01)；與模型對照組比較，DON組和DOP組TNF-α和IL-6含量均明顯降低(P<0.05，P<0.01)； 與DOP組比較，DON組TNF-α和IL-6含量顯著降低(P<0.05，P<0.01)，DON更明顯減輕肝損傷導致的炎癥反應。

2.3肝組織中IL-1β的表達 見圖1。IL-1β在細胞質中表達的目標蛋白為棕黃色。與正常對照組比較，模型對照組小鼠肝臟組織中 IL-1β表達明顯增加(t=27.10，P<0.01)；與模型對照組比較，DON組和DOP組IL-1β表達均明顯降低(t=4.28，P<0.05，t=15.63，P<0.01)；與DOP組比較，DON組IL-1β表達顯著降低(t=14.33，P<0.01)。

圖1 4組小鼠肝組織中IL-1β的表達 (×200) Fig.1 IL-1β expression in livers in four groups of mice(×200)

2.4DON對肝損傷小鼠肝組織病理學的影響 見圖2。光鏡顯示，正常對照組小鼠肝組織具有完整的結構，無炎癥細胞浸潤，無變性或壞死，肝小葉和肝竇清晰規(guī)則且整齊排列，肝細胞呈索放射狀分布于中央靜脈周圍； 模型對照組肝組織呈現(xiàn)出紊亂的肝小葉結構和肝細胞索，肝細胞腫脹變大呈圓形且大小不勻，與周圍組織界限不清，有程度不同的壞死，肝細胞內可見大小不一空泡，并有氣球樣及水樣變性，肝竇變形變窄；DON組和DOP組肝細胞細胞質水樣變性及氣球樣變有所改善，炎癥損傷、炎癥細胞浸潤較模型對照組均有不同程度改善，其中DON組最為明顯。

圖2 4組小鼠肝臟組織的病理學變化(×200) Fig.2 Pathological changes of livers in four groups of mice(×200)

表2 4組小鼠血清TNF-α和IL-6含量比較 Tab.2 Comparison of the serum level of TNF-α and IL-6 among four groups of mice

2.5DON對肝損傷小鼠超微結構變化的影響 見圖3。正常對照組肝細胞結構完整，核仁明顯，肝細胞質中線粒體、內質網(wǎng)等細胞器形態(tài)正常，結構清晰，線粒體嵴排列規(guī)整，內質網(wǎng)豐富；模型對照組肝細胞內質網(wǎng)斷裂，細胞質內線粒體腫大甚至破裂或變形，數(shù)量減少，可見彌漫散在分布大小不等脂滴，部分肝細胞正常結構消失； DON組和DOP組與模型對照組比較，肝細胞的超微結構明顯改善，其中DON組肝細胞結構逐漸接近正常，核周圍脂滴數(shù)量及分布均有改善，仍有損傷性肝細胞結構，但腫脹線粒體少，且腫脹程度較輕，粗面內質網(wǎng)增多，部分輕度擴張。

圖3 4組小鼠肝組織超微結構變化(×5000) Fig.3 Ultrastructural changes of livers in four groups of mice(×5000)

3 討論

本實驗結果顯示，提前給予DON可顯著抑制CCl4攝入所引起的血清中ALT、AST、LDH的活性升高和CAT活性降低。提示DON對小鼠受損的肝功能和肝臟組織具有改善與修復作用，且明顯優(yōu)于DOP。

單核細胞或巨噬細胞在CCl4作用下向肝臟積聚，致敏的巨噬細胞會釋放一些炎癥遞質 ( 如自由基、IL-1β 和 TNF-α 等)，誘發(fā)炎癥，從而造 成 肝 細 胞 損 傷。其中，TNF-α 是最關鍵的細胞因子之一[7]。釋放細胞因子水平較低時，IL-1β的細胞生物學效應主要有兩方面，其一可引起組織局部炎癥反應，其二可進一步促進 IL-6 合成[8]。本實驗發(fā)現(xiàn)，DON比DOP更顯著降低TNF-α、IL-1β 水平，可能是其保護CCl4致慢性肝損傷的重要因素之一。

光鏡下模型對照組肝組織發(fā)生了明顯的改變，且呈彌漫性，并伴有炎細胞浸潤和壞死，顯示造模效果良好。用DON干預后，可見受損的肝細胞有明顯修復，細胞質水樣變性及氣球樣變有所改善，且比DOP組顯著[9-10]。

透射電鏡可以觀察肝臟線粒體結構的損傷情況[11]，本實驗結果顯示，模型對照組可見線粒體出現(xiàn)腫脹，線粒體內峭模糊，外膜破損，空泡樣改變，基質密度不同程度降低，粗面內質網(wǎng)減少等超微結構變化。DON組和DOP組肝細胞的超微結構改善，細胞內脂滴減少，脂滴的聚集顯著減少，細胞核變圓變大。DON比DOP的抗炎作用更明顯。DON對慢性肝損傷小鼠無論肝臟病理組織學還是肝細胞超微結構都表現(xiàn)出了一定的保護作用，這為鐵皮石斛納米化應用于臨床提供了理論依據(jù)。

納米化后的鐵皮石斛具有更強的清除自由基、抗氧化、抗炎作用，肝靶向性顯著增強，可清除體內大量的自由基，從而達到更好的保護肝臟細胞的作用。綜上所述，無論從肝功能指標還是組織學結果分析均顯示DON對肝臟的保護作用優(yōu)于其未納米化。